基于模块化多电平变换器的有源滤波器研究

随着电气化铁路的日益发展,谐波、负序大量增多,在电网中运行的有源滤波器(Active Power Filter,APF)在补偿时可能会遇到待补偿容量大于装置实际输出容量的情况,模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)结构因具有结构模块化易于扩展、所需元件少、可以避免补偿装置的频繁投切对电网造成的扰动等优点,其研究对APF灵活扩容具有重大意义,且多电平结构的有源滤波器自身输出谐波含量少,适用于有源补偿场合。该文对基于模块化有源滤波器进行分析与仿真,通过仿真结果证明模块化多电平型有源滤波器可以提高补偿性能。     

基于MMC技术的有源滤波器可行性分析

当有源滤波器(active power filter,APF)用于电气化铁路等大容量谐波补偿时,现有电力电子器件的载流能力的提高限制了其所容许的开关频率,较低的开关频率直接影响高频电流的跟踪能力,并使输出谐波含量增加。此外当APF用于大容量场合时,需要保障APF具有较大的补偿容量,避免补偿装置的频繁投切对电网造成的扰动。模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)结构因具有结构模块化易于扩展、所需元件少等优点,其研究对APF灵活扩容具有重大意义,且多电平结构的有源滤波器自身输出谐波含量少,适用于有源补偿场合。本文对MMC及基于MMC技术的APF进行数学模型分析,通过数学公式证明模块化多电平变换器可以应用于APF中,并提供补偿性能。     

有源电力滤波器的最大谐波功率控制

传统有源电力滤波器(active power filter,APF)通过检测负载谐波电流进行谐波补偿,补偿对象固定单一,针对这个问题,提出一种新型的APF控制策略,只需检测并网点(point of common coupling,PCC)电压,就能对所有接入到电网的非线性负载进行补偿。首先对APF进行数学建模,接着介绍虚拟谐波电阻的基本原理及最大谐波功率点跟踪控制算法,通过该算法使APF吸收的谐波功率达到最大,并对直流电压外环和电流内环的比例-积分(PI)控制器参数进行设计,最后通过搭建PSCAD仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。     

一种新的双逆变器式有源电力滤波器电路

提出一种新的双逆变器式有源电力滤波器(APF)电路.采用一个高压、低开关频率的绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变器和一个低压、高开关频率的电力场效应晶体管(MOSFET)逆变器的组合来消除谐波电流.IGBT逆变器的作用是提供基波电压,并补偿无功功率,MOSFET逆变器则实现消除谐波电流的功能.IGBT和MOSFET通过一个分离式电容器组共用一个直流环节,以降低成本和简化控制.采用这种方式,可在很宽的频率范围内消除谐波电流的影响.同传统的APF电路相比,这种方式所用的直流环节电压较低,产生的噪声也较小.仿真和实验的结果证明了这种APF电路能够消除负载谐波电流.     

一种新的双逆变器式有源电力滤波器电路

提出一种新的双逆变器式有源电力滤波器(APF)电路采用一个高压、低开关频率的绝缘栅双极晶体管(IGBT)逆变器和一个低压、高开关频率的电力场效应晶体管(MOSFET)逆变器的组合来消除谐波电流．IGBT逆变器的作用是提供基波电压，并补偿无功功率，MOSFET逆变器则实现消除谐波电流的功能．IGBT和MOSFET通过一个分离式电容器组共用一个直流环节，以降低成本和简化控制．采用这种方式，可在很宽的频率范围内消除谐波电流的影响．同传统的APF电路相比，这种方式所用的直流环节电压较低，产生的噪声也较小．仿真和实验的结果证明了这种APF电路能够消除负载谐波电流．     

一种低延迟三电平APF的方案设计及仿真研究

为实现谐波检测低延时与补偿电流跟踪控制的高实时性,以此提升三电平有源电力滤波器(active power filter,APF)的动态响应性能与稳态滤波精度。设计一种低延迟三电平APF系统方案:用移动窗积分算法降低ip-iq检测中常用二阶巴特沃斯(butterworth)低通的延迟时间;提出运用基于等距结点牛顿后差插值的瞬态重复校正预测控制方案,实现传统电压空间矢量脉调(space vector pulse width modulation,SVPWM)与无差拍算法的复合控制策略,消除传统SVPWM控制拍数的延迟。Matlab对系统方案仿真对比:三电平APF系统采用低延迟方案时启动阶段响应快且稳,负载突变后过渡响应快,稳态总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)为1.36%,具备明显优势。研究表明:低延迟三电平APF系统方案通过降低谐波检测延迟与电流跟踪控制延迟,提高了APF系统的滤波性能。     

有源电力滤波器滞环电流的模糊控制策略

针对有源电力滤波器(APF)固定环宽滞环电流控制补偿范围有限的问题,提出一种基于模糊控制的可变环宽滞环电流控制策略.通过对APF的建模和对滞环电流控制原理的分析可知谐波电流补偿能力与滞环环宽密切相关.以指令电流与实际电流的偏差及其变化率为输入变量建立模糊控制规则,实现滞环环宽随补偿要求进行调节.PSIM仿真结果表明:所提方法可以改善APF对谐波电流的跟踪性能,尤其是在过零点和顶点时性能改善较为明显.实验样机的实验数据证明,该方法可以加强APF谐波治理效果,有较好的实用性.     

基于APF的地铁供配电系统谐波补偿研究

随着各种非线性用电设备的广泛使用,造成地铁供配电系统谐波含量不断增加。针对目前大部分地铁车站采用LC无源滤波装置这一谐波治理措施存在的只能消除特定的几次谐波、易产生谐波等缺陷这一问题,提出在地铁降压变电所0.4kV侧装设有源电力滤波器(active power filter,APF)方案,以对供配电系统的谐波进行补偿。阐述了APF的工作原理;引入均流调节器与基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q谐波检测法中的低通滤波器级联提出一种基于级联低通滤波器的电流谐波检测改进型方法;引入模糊自适应PI控制器加以电流反馈形成电压闭环控制从而更好地稳定直流侧电容电压以提高谐波补偿效果;最后在MATLAB/Simulink平台构建仿真模型。仿真结果表明所提出的基于APF的地铁供配电系统谐波补偿系统在实现良好地稳定直流侧电容电压的情况下同时能够提高电流谐波的检测精度,具有更优的谐波补偿性能。     

电力有源自适应格型滤波器谐波电流检测方法

针对有源滤波器谐波检测实时精度高的要求,将线性神经网络应用于自适应噪声对消技术,采用最小均方(least mean square, LMS)误差算法对神经网络进行训练,通过线性神经网络实现的自适应格型滤波器,每个神经元对输入基波和谐波信号并行协同处理,对电网高次谐波分量进行滤波和预测,较常规滤波器有更好的实时性和鲁棒性.仿真和实验结果分析表明,自适应格型检测算法比常规检测方法有更好的实时性和精度,补偿后5、7次谐波电流含有率明显下降,电力有源滤波器APF投入后补偿效果良好.     

基于灰色预测的有源滤波器预测控制技术

为了有效地补偿非线性负载中的谐波电流,针对数字化的有源滤波器(APF)内部结构固有的延迟特点,提出基于灰色预测的APF预测控制方案;利用灰色系统理论建立负载谐波电流的灰色预测模型,并将其用于APF谐波补偿控制装置．通过仿真,将所提出的基于灰色预测的方法与目前常用的非预测控制方法进行比较,结果表明文中所提出的控制方法是可行的．     

采用扩展卡尔曼滤波器对PMSM死区补偿的方法

分析了永磁同步电机矢量控制中死区效应的影响,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter,EKF)的死区补偿方法.在PWM逆变器中,死区会导致相电压产生非3整数倍的奇次谐波,进而影响电机控制性能,尤其在低速时更为明显.设计了能够估计αβ坐标系下的电流和谐波产生的电压误差的扩展卡尔曼滤波器,最终通过估算的补偿电压及电流方向确定αβ坐标系下的补偿电压.仿真和实验结果表明:该死区补偿方法可以较好地消除零电流钳位现象,有效地改善PMSM逆变器输出电流波形.     

基于改进粒子群算法参数优化的APF预测电流控制

对带有收敛因子的粒子群(PSO)算法进行算法改进,改进后的PSO算法提高了局部探索能力,不易陷入局部最优.在预测电流控制中,采用改进的粒子群收敛因子法对电流预测插值系数进行优化.仿真实验结果表明,该方法可以进一步提高指令电流预测的准确度,使得补偿后系统线路中电流的畸变率减小.特别地,在谐波指令电流突变点附近误差较小,计算量小,动态响应较为平稳,提高APF的补偿效果.     

煤矿6kV变电所混合滤波装置研究

鉴于王庄煤矿变电所35kV／6kV变电所负荷工作时功率因数较低、所需滤波装置容量较大的特点,将无源电力滤波器（Passive Power Filter,PPF）与有源电力滤波器（ActivePower Filter,APF）相结合,来滤除6kV侧电网的谐波污染,同时进行无功补偿。本文系统地分析了煤矿变电所负载工作时谐波产生的原因、电网阻抗及频率摄动对滤波效果的影响,并给出了相应的混合滤波装置（（Hybrid Active Power Filter,HAPF）治理方案。对变电所6kV母线谐波电流的测量结果验证了所给出方案的可行性与有效性。     

基于自适应理论谐波检测的电气化铁路有源滤波器仿真研究

随着我国电气化铁路进程的不断推进,所带来的电能质量问题日益严重,主要表现为负载电流中谐波电流和无功电流含量高,不仅会损坏电气设备、影响电力机车正常运行,还会对电网造成严重危害。本文针对以上问题,研究了适用于电气化铁路谐波补偿的混合型有源电力滤波器。本文分析有源滤波器的基本原理,结合电气化铁路负荷特性确定了有源电力滤波器(APF)的拓扑结构;研究了自适应谐波检测算法,利用MATLAB建立了电力机车电流源模型,并对谐波检测算法进行仿真;分析了控制策略,采用直流侧电压控制方法;对整个混合型APF系统进行了仿真,证明其具有良好的谐波补偿性能。     

非线性负载下并联型APF谐波电流控制方法

随着电力电子装置中电压源型非线性负载的使用越来越多,并联型APF的谐波补偿特性受到了严重影响。通过理论分析并联型APF不适合补偿电压源型非线性负载的原因,提出一种基于VR控制器的选择性谐波电流控制方法,对指定次谐波分别控制,在提高系统稳态性能的同时,抑制谐波电流放大效应,使在这类非线性负载下并联型APF的谐波补偿特性得到了有效改善。通过仿真以及实验验证了该控制方法的有效性。     

基于功率平衡的单相串联型有源电力滤波器

提出一种基于功率平衡原理的串联型有源电力滤波器(APF).在分析串联型有源电力滤波器功率平衡特点的基础上,导出基于功率平衡的串联型APF的控制策略和控制方程.所推荐的控制方式不需要进行复杂的基波检测和计算,只需要检测APF直流侧电容电压和电源输出电流,仅用简单的模拟电路就可以实现,可以同时补偿谐波和无功电流.仿真结果表明基于功率平衡原理的串联型APF对电压型谐波源具有较好的补偿效果,证明了理论分析的正确性.     

一种基于MATLAB的改进型同步检测无差拍有源补偿应用

目前三相四线制四桥臂有源补偿电路,针对三相系统对谐波电流快速与准确检测的要求,应用一种结合传统ip-iq和同步检测的新型检测方法来实现对谐波电流的检测,从而达到APF电路中输出电流对指令电流追踪的准确性和快速性要求,结合无差拍控制,实现三相四线制APF准确快速的补偿。仿真结果表明应用该新型检测法可以准确的对三相四线制系统进行有效快速地补偿,并且能有效改善中线电流。     

一种基于MATLAB的改进型同步检测无差拍有源补偿的仿真分析

目前三相四线制四桥臂有源补偿电路,针对三相系统对谐波电流快速与准确检测的要求,应用一种结合传统ip-iq和同步检测的新型检测方法来实现对谐波电流的检测,从而达到APF电路中输出电流对指令电流追踪的准确性和快速性要求。结合无差拍控制,实现三相四线制APF准确快速的补偿。仿真结果表明应用该新型检测法可以准确地对三相四线制系统进行有效快速地补偿,并且能有效改善中线电流。     

电力有源滤波器的关联指令分区控制研究

对电力有源滤波器(APF)采用关联指令分区(CRS)控制方法进行了研究.研究了APF中电流补偿关联指令的构成和计算方法,并对采用CRS控制的APF进行了实验研究.结果表明,APF中的控制关联指令由补偿指令电流和电网电压构成;关联指令控制方法用于APF中,能取得满意的补偿效果.     

基于MATLAB的并联型有源滤波器三角载波电流控制的仿真

有源电力滤波器用于动态谐波抑制和无功补偿,可以有效地改善电网质量,其主要由谐波电流检测和谐波补偿两部分组成。本文在介绍了瞬时无功功率理论以及APF三角载波比较控制方法的基础上,采用ipiq谐波电流检测方法和三角载波控制方法,在MATLAB软件中建立了APF三角载波电流控制仿真模型。仿真结果表明,采用这种方法可以有效的抑制谐波。